老高考旧教材适用2025版高考化学二轮复习专题十二物质结构与性质鸭

专题十二物质结构与性质(选考)A组基础巩固练1.(2024四川绵阳第三次诊断)废锂电池回收是对“城市矿产”的资源化利用,可促进新能源产业闭环。处理钴酸锂(LiCoO2)和磷酸亚铁锂(LiFePO4)废电池材料,可回收Li、Fe、Co金属。(1)Co3+价层电子排布式是,LiFePO4中铁的未成对电子数为。

(2)PO43-的空间构型为(3)下列状态的锂中,失去一个电子所需能量最大的是(填字母)。

A. B.C. D.(4)一种含Co阳离子[Co(H2NCH2CH2NH2)2Cl2]+的结构如图所示,该阳离子中钴离子的配位数是,配体中供应孤电子对的原子有。乙二胺(H2NCH2CH2NH2)与正丁烷的相对分子质量接近,但常温常压下正丁烷为气体,而乙二胺为液体,缘由是。

(5)钴酸锂(LiCoO2)的一种晶胞如图所示(仅标出Li,Co与O未标出),晶胞中含有O2-的个数为。晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,该钴酸锂晶体的密度可表示为g·cm-3(用含有NA的代数式表示)。

2.(2024青海西宁一模)铁、铬、锰、镍及其化合物在生产、生活中应用广泛。(1)铁元素在元素周期表中的位置为。KSCN和K4[Fe(CN)6]常用于检验Fe3+,SCN-的立体构型为。

(2)基态Ni原子的价层电子排布式为,区分晶体Ni和非晶体Ni最牢靠的科学方法为。

(3)六羰基铬[Cr(CO)6]用于制造高纯度铬粉,沸点为220℃,Cr(CO)6的晶体类型为,Cr(CO)6中σ键和π键的个数之比为。

(4)P、S的其次电离能(I2)的大小关系为I2(P)I2(S),缘由是。β-MnSe的结构中Se为面心立方最密积累,晶胞结构如图所示。

①β-MnSe中Mn的配位数为。

②若该晶体的晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则距离最近的两个锰原子之间的距离为pm。

3.(2024贵州遵义二模)基于CH3NH3PbI3的有机—无机杂化钙钛矿被认为是下一代太阳能电池的可选材料之一。(1)基态Pb原子中,电子占据的最高能级为。写出基态C原子的价电子排布图:。

(2)合成CH3NH3PbI3须要运用的主要试剂有CH3NH2、HI、PbI2、DMF(结构如图所示)。①PbI2分子的空间构型是。

②DMF中,N原子的杂化方式是。C、N、O三种元素的第一电离能从大到小的依次是。DMF中存在的化学键类型不包括(填字母)。

A.极性键 B.非极性键C.离子键 D.π键(3)志向的钙钛矿晶胞如图所示:①从图中随意一种晶胞可确定钙钛矿的分子式是;

②设NA为阿伏加德罗常数的值,若已知钙钛矿[b]型的密度约为ρg·cm-3,则钙钛矿[b]型晶胞中两个O原子的最短距离是nm。

4.(2024云南昆明三诊一模改编)中子衍射试验证明:trans-[Co(NH2CH2CH2NH2)2Cl]Cl·HCl·2H2O晶体中仅存在3种离子:X+和含钴的Y+和Cl-,不存在分子。Y+的结构如图所示:回答下列问题:(1)已知磁矩μB=n(n+2)(n表示未成对电子数),则Co3+的磁矩μ(2)X+是(填离子符号);Y+中N原子的杂化方式是。

(3)NO3-、NO2-、N(4)钴酸锂(LiCoO2)的一种晶胞如图所示(仅标出Li,Co与O未标出)。晶胞边长为apm,Li+的离子半径为rpm,Li+占有晶胞总体积的百分率=。

5.(2024陕西榆林第三次模拟)我国科学家制备的NiO/Al2O3/Pt催化剂能实现氨硼烷(H3NBH3)高效制备氢气的目的,制氢原理:H3NBH3+4CH3OHNH4B(OCH3)4+3H2↑。请回答下列问题:(1)基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上的电子数之比为。

(2)已知几种元素的电负性如表所示。元素HBCNO电负性2.12.02.53.03.5①上述制氢反应中,有种元素的原子实行sp3杂化。

②NH3中键角∠HNH(填“大于”“小于”或“等于”)H3NBH3中键角∠HNH。

③B、C、N、O的电负性依次增大,其主要缘由是。

④在氨硼烷中,H—B键中H带部分(填“正”或“负”)电荷。

(3)某有机硼化合物的结构简式如图1所示,1mol该有机物中含molσ键。组成该有机物的其次周期元素的第一电离能由大到小的依次为(填元素符号)。

图1(4)磷化硼是一种新型无机非金属材料,晶胞结构如图2所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系,表示晶胞中各原子的位置,称为原子坐标。a点磷原子的坐标为(0,0,0),b点磷原子的坐标为(1,1,0),则c点硼原子的坐标为。

图2(5)四氢铝钠(NaAlH4)是有机合成中重要的还原剂,晶胞结构如图3所示。图3①AlH4-的空间构型为,AlH4②已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体的密度为(用含a、NA的代数式表示)g·cm-3。

6.(2024河南大联考第三次模拟)我国科学家利用生物质合成共聚酯的单体,合成时涉及多种元素,回答下列问题:(1)基态Cu+的电子排布式为。

(2)Cu、Zn、Al的第一电离能由大到小的依次为(填元素符号,下同)。

(3)H2CCHCOOCH3中所含元素的电负性由小到大的依次为,该有机物中碳原子的杂化类型是。

(4)区分晶体SiO2和非晶体SiO2的方法是。

(5)有机物C和D的相对分子质量相差较小,但是D的沸点明显高于C,其主要缘由是

。

(6)我国科学家开发钙钯络合氢化物(CaPdH2)来实现乙炔高选择性合成乙烯。CaPdH2由Ca2+和[PdH2]2-(富电子)构成。CaPdH2中存在的化学键有(填字母)。

A.离子键 B.配位键C.非极性键 D.金属键(7)白铜是我国运用最早的合金之一,白铜的晶胞结构如图所示。已知晶体密度为dg·cm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值。Cu和Ni之间的最短距离为(只列计算式)nm。

B组实力提升练1.(2024新疆二模)镁、铜、硼及其化合物在医药、国防、材料领域应用广泛。请回答下列问题:(1)铜是重要的金属材料。铜属于元素周期表中的区元素,与铜同周期且基态原子最外层未成对电子数与基态铜原子相同的元素有种。

(2)镁元素是人体必需的微量元素,其中起作用的是Mg2+。碱性条件下,检验Mg2+是否存在的化合物被称为“试镁灵”,其结构简式如图所示,其组成元素中第一电离能由大到小的依次为(用元素符号表示),分子中N原子的杂化类型为。

(3)氨硼烷(H3BNH3)是一种平安、高效的储氢材料,可由反应3CH4+2B3N3H6+6H2O3CO2+6H3BNH3制得。①H3BNH3的结构与乙烷相像,H3BNH3中存在配位键,供应孤电子对形成配位键的原子是(填元素符号)。

②CO2的空间构型为,H2O的键角小于CH4的键角,缘由为

。

(4)一种由Mg2+、N3-、F-组成的化合物的立方晶胞如图所示:①该化合物的化学式为,N3-的配位数为。

②Mg2+填充在由阴离子构成的八面体空隙中,则八面体空隙的填充率为%。

③若距离最近的两个Mg2+的核间距为apm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞密度为g·cm-3。

2.(2024四川德阳其次次诊断)铬在希腊文中的原意为“颜色”,能够生成漂亮多色的化合物,三价铬离子能形成形形色色的络合物。回答下列问题:(1)铬位于元素周期表中区。

(2)紫色的[Cr(H2O)6]3+、橙红色的[Cr(NH3)4(H2O)2]3+、灰绿色的Cr(CH3COO)3,部分结构示意图如图所示。①氮和氧中第一电离能较大的元素是,缘由是。

②H2O和NH3中键角较大的分子是,[Cr(NH3)4(H2O)2]3+的同分异构体共有种,其结构中铬离子的外围电子数目为。

③1molCr(CH3COO)3所含σ键的数目为。

(3)用铬原子代替部分铜原子,可以形成一系列铜铬合金。其中两种铜铬合金的晶体结构如图所示。①晶体a中铬原子的配位数为。

②晶体b中铬原子填充在由铜原子构成的(填“四面体”“六面体”或“八面体”)空隙中,NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶体b的密度为。

3.(2024宁夏吴忠模拟联考)金属钛有“生物金属、海洋金属、太空金属”的美称。有些含钛的化合物在耐高温、环保或抑菌方面有着重要的应用,钛元素也被称为“健康钛”。(1)Ti元素位于元素周期表的区,基态原子的电子排布式为。

(2)TiCl4与SiCl4互为等电子体。SiCl4可以与N-甲基咪唑()发生反应。①TiCl4分子的空间构型为。

②N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为,C、N、Si的电负性由大到小的依次为,1个含有个π键。

(3)TiCl4可以与胺形成协作物,如TiCl4(CH3NH2)2、TiCl4(H2NCH2CH2NH2)。①TiCl4(H2NCH2CH2NH2)中供应电子对形成配位键的原子是。

②乙二胺(H2NCH2CH2NH2)能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其中与乙二胺形成的化合物稳定性较差的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。

(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相像(如图),其中阴离子(N3-)采纳面心立方最密积累方式,X射线衍射试验测得氮化钛的晶胞参数(晶胞边长)为apm,则r(N3-)为pm。该氮化钛的密度为g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式)。

4.(2024江西上饶六校其次次联考)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车动力电池之一。(1)写出基态Fe2+的核外电子排布式:,请从原子结构角度说明Fe为何能呈+2价:。

与Fe同周期的元素中,与Fe最外层电子数相等的副族元素有种。

(2)PO43-的立体构型为,由两种短周期同主族元素构成且与磷酸根互为等电子体的粒子为(3)Li2O具有反萤石结构,为立方晶系晶体,其晶胞参数为apm。该晶胞中离子的分数坐标为:氧离子:(0,0,0);(12,12,0);((0,12锂离子:(14,14,14①在图上画出氧化锂晶胞沿x轴投影的俯视图。②锂离子的配位数为。

③设NA为阿伏加德罗常数的值,氧化锂的晶体密度为g·cm-3(列出计算表达式)。

参考答案专题十二物质结构与性质(选考)A组基础巩固练1.答案(1)3d64(2)正四面体形sp3(3)B(4)6N、Cl乙二胺简单形成分子间氢键,沸点较高,常温下呈液态(5)16784a3解析(1)Co是27号元素,Co3+价层电子排布式是3d6,LiFePO4中铁元素显+2价,Fe2+价层电子排布式为3d6,未成对电子数为4。(2)PO43-中P原子的价电子对数是5+3(3)A.失去一个电子须要的能量为激发态锂的第一电离能;B.失去一个电子须要的能量为基态锂的其次电离能;C.失去一个电子须要的能量为基态锂的第一电离能;D.失去一个电子须要的能量为激发态锂的其次电离能;所需能量最大的是B。(4)该阳离子中与钴离子形成配位键的有4个N和2个Cl,配位数是6,配体中供应孤电子对的原子有N、Cl。乙二胺简单形成分子间氢键,沸点较高,常温下呈液态。(5)依据均摊法,晶胞中Li+的个数为8×18+6×12+4=8,钴酸锂的化学式为LiCoO2,晶胞中含有O2-的个数为16。晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,该钴酸锂晶体的密度可表示为(7+59+16×2)×8(2.答案(1)第四周期Ⅷ族直线形(2)3d84s2X射线衍射试验(3)分子晶体1∶1(4)<S+的价电子排布式为3s23p3,属于半充溢结构,能量低,稳定,难失去电子①4②22解析(1)已知Fe是26号元素,在元素周期表中的位置为第四周期Ⅷ族,KSCN和K4[Fe(CN)6]常用于检验Fe3+,依据等电子原理可知,SCN-与CO2互为等电子体,则其立体构型与CO2的立体构型相同,为直线形。(2)已知Ni是28号元素,则基态Ni原子的价层电子排布式为3d84s2,区分晶体Ni和非晶体Ni最牢靠的科学方法为对固体进行X射线衍射试验,晶体在衍射记录仪上呈现分立的斑点或谱线。(3)由题干信息,六羰基铬[Cr(CO)6]用于制造高纯度铬粉,沸点为220℃,其沸点较低,且Cr与CO通过配位键形成分子,再通过分子间作用力形成分子晶体,则Cr(CO)6的晶体类型为分子晶体,已知Cr(CO)6中含有6个配位键,配体CO中含有碳氧三键,依据三键为1个σ键和2个π键,Cr(CO)6中σ键和π键的个数之比为(6+6)∶(6×2)=1∶1。(4)S+的价电子排布式为3s23p3,属于半充溢结构,能量低,稳定,难失去电子,所以I2(P)<I2(S)。①Mn的配位数是指晶胞中离锰最近且距离相等的Se,由题干晶胞图示可知,Mn与四周的4个Se形成正四面体结构,类似于CH4,则β-MnSe中Mn的配位数为4。②如题图,两个锰原子之间最短的距离为面对角线的一半,即22a3.答案(1)6p(2)①V形②sp3杂化N>O>CBC(3)①CaTiO3②22×解析(1)Pb是第六周期ⅣA族元素,价电子排布式为ns2np2,基态Pb原子中,电子占据的最高能级为6p。基态碳原子的价电子排布式为2s22p2,则基态C原子的价电子排布图为。(2)①PbI2中Pb的价层电子对数为4+22②DMF中,N有三个共价键,还有一对孤电子对,因此N原子的杂化方式是sp3杂化。依据同周期元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,但ⅡA族大于ⅢA族,ⅤA族大于ⅥA族,因此C、N、O三种元素的第一电离能从大到小的依次是N>O>C。DMF中存在的化学键有碳氧双键中的σ键和π键,还有碳氮极性键,因此选BC。(3)①依据钙钛矿[b]型得到Ca有1个,Ti有8×18=1个,O有12×14=3个,因此该晶胞中钙钛矿的化学式是CaTiO②设NA为阿伏加德罗常数的值,若已知钙钛矿[b]型的密度约为ρg·cm-3,设晶胞边长为acm,则ρ=mV=136g·mol-1N4.答案(1)26(2)H5O2+(3)NO2+、NO3-、N解析(1)钴元素的原子序数为27,失去3个电子形成钴离子,离子的价电子排布式为3d6,离子中有4个未成对电子,则离子的磁矩μB=n(n+2(2)晶体中仅存在3种离子,由原子个数和电荷守恒可知,X+是H5O2+;Y+中形成单键的氮原子的杂化方式为sp(3)NO2+中氮原子的价层电子对数为2,孤电子对数为0,离子的空间构型为直线形;NO3-中氮原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,离子的空间构型为平面三角形;NO2-中氮原子的价层电子对数为3,孤电子对数为1,离子的空间构型为V形,则三种离子的键角由大到小的依次是N(4)由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点、面心和体内的锂离子的个数为8×18+6×12+4=8,晶胞中锂离子的体积为4πr33pm3×8=32π5.答案(1)6∶7(2)①4②小于③原子半径依次减小,得电子实力依次增加④负(3)42N>O>C>B(4)(14(5)①正四面体形8②108解析(1)铝元素的原子序数为13,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,则原子中呈球形的s能级与呈哑铃形的p能级上的电子数之比为6∶7。(2)①由化学方程式可知,制氢反应的化合物中硼、碳、氮、氧四种原子的价层电子对数都为4,杂化方式均为sp3杂化。②氨分子中氮原子含有1对孤电子对,H3NBH3中氨分子的孤电子对与硼原子形成配位键,孤电子对对成键电子对的排斥力比成键电子对之间的排斥力大,所以氨分子中键角∠HNH小于H3NBH3中键角∠HNH。③同周期元素从左到右原子半径依次减小,得电子实力依次增加,元素的非金属性依次增加,电负性依次增大,则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大。④由电负性的大小可知,氢元素的电负性大于硼元素,则在氨硼烷中,H—B键中共用电子对偏向氢原子,氢原子带部分负电荷。(3)有机物分子中单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,由有机硼化合物的结构简式可知,1mol该有机物中含有42molσ键;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充溢结构,第一电离能大于相邻元素,则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的依次为N>O>C>B。(4)由位于顶点a磷原子的坐标为(0,0,0)、顶点b磷原子的坐标为(1,1,0)可知,晶胞的边长为1,则位于体对角线14处的c点硼原子的坐标为(1(5)①四氢合铝酸根离子中铝原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,则离子的空间构型为正四面体形;由晶胞结构可知,位于体心的四氢合铝酸根离子与位于棱上和面心的钠离子距离最近,则四氢合铝酸根离子的配位数为8。②由晶胞结构可知,位于体心、顶点和面上的四氢合铝酸根离子的个数为1+8×18+4×12=4,位于棱上、面上的钠离子个数为4×14+6×12=4,设晶体的密度为dg·cm-3,由晶胞的质量公式可得:4×54NA=(a×10-7)2×2a×106.答案(1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10(2)I1(Zn)>I1(Cu)>I1(Al)(3)H<C<Osp2、sp3(4)X射线衍射试验(5)D存在分子间氢键,分子间作用力增大(6)ABC(7)2解析(1)铜元素位于周期表第四周期ⅠB族,核电荷数为29,基态Cu+的电子排布式为[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10。(2)Cu、Zn、Al失去的第一个电子分别位于4s1、4s2、3p1,4s2电子处于全充溢状态,较难失去,三者中第一电离能最大,3p1是单电子,铝的核电荷数比铜小许多,其第一电离能最小,故三者的第一电离能由大到小的依次为I1(Zn)>I1(Cu)>I1(Al)。(3)H2CCHCOOCH3中含H、C、O三种元素,同周期元素的电负性从左往右增大,C<O,H的得电子实力弱于C,故H<C,所以H、C、O三种元素的电负性由小到大的依次为H<C<O;该有机物中的碳原子有两种类型,形成双键的碳是sp2杂化,均以单键与其他原子连接的碳是sp3杂化。(4)区分晶体SiO2和非晶体SiO2的方法是做X射线衍射试验,晶体具有规则的空间构型。(5)从C和D的结构简式分析,两者相对分子质量相差较小,C分子间以范德华力为主,D存在分子间氢键,分子间作用力增大,D的沸点明显高于C。(6)钙钯络合氢化物(CaPdH2)以Ca2+和[PdH2]2-(富电子)构成,阴阳离子间的化学键是离子键,[PdH2]2-络合离子结构中的Pd和H原子存在配位键,共用电子对偏向H一边,属于非极性键。(7)从白铜的晶胞结构图可知,Cu原子位于立方晶胞的面心,Ni原子位于顶点,一个晶胞内含有Cu原子的个数为12×6=3,含有Ni原子的个数为18×8=1,设该立方晶胞的边长为xnm,依据题意,有64×3+59NA(B组实力提升练1.答案(1)ds4(2)N>O>H>Csp2(3)①N②直线形H2O中的O原子和CH4中的C原子的杂化方式相同,但O原子上有2对孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力比成键电子对之间的斥力大,导致水的键角变小(4)①Mg3NF36②75③14322解析(1)Cu属于ds区元素,与Cu同周期且基态原子最外层未成对电子数与Cu相同的元素有K、Cr、Ga、Br,共4种;(2)“试镁灵”由H、C、N、O四种元素组成,第一电离能由大到小的依次为N>O>H>C;分子中氮氮双键和硝基中的氮原子均为sp2杂化;(3)①H3BNH3的结构与乙烷相像,结构为H3B←NH3,B原子供应空轨道,N原子供应孤电子对;②CO2的空间构型为直线形;H2O中的O原子和CH4中的C原子的杂化方式相同,但O原子上有2对孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故水的键角小于甲烷的键角;(4)①依据均摊法可知,1个晶胞中含有3个Mg2+、1个N3-和3个F-,故该化合物的化学式为Mg3NF3;由晶胞结构可知N3-的配位数为6;②晶胞中由阴离子构成的八面体空隙有4个,3个Mg2+填充在八面体空隙中,八面体空隙的填充率为75%;③若距离最近的两个Mg2+间距为apm,则晶胞边长为2apm,晶胞密度为14322a3N2.答案(1)d(2)①N(氮)基态氮原子2p轨道半充溢②NH3215③21NA(3)①12②六面体232k2解析(1)铬元素的原子序数为24,价电子排布式为3d54s1,位于元素周期表d区。(2)①同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充溢结构,第一电离能大于相邻元素,则氮元素的第一电离能大于氧元素。②分子中孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,水分子中氧原子有2对孤电子对,氨分子中氮原子有1对孤电子对,所以氨分子的键角大于水分子;由[Cr(H2O)6]3+的空间构型为正八面体可知,当4个水分子被氨分子取代后,[Cr(NH3)4(H2O)2]3+的同分异构体共有2种,铬离子的外围电子数目为3+2×6=15。③Cr(CH3COO)3中配位键属于σ键,单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,由结构式可知,1molCr(CH3COO)3所含σ键的数目为1mol×7×3×NAmol-1=21NA。(3)①由晶胞结构可知,晶体a中位于顶点的铜原子与位于面心的铬原子的距离最近,则铬原子的配位数为12。②由晶胞结构可知,晶体b中铬原子填充在由铜原子构成的六面体空隙中,晶胞中位于顶点和面心的铜原子个数为8×18+2×12=2,位于面心的铬原子个数为4×12=2,设晶体的密度为dg·cm-3,由晶胞的质量公式可得:64×2+52×2NA=k3.答案(1)d1s22s22p63s23p63d24s2(2)①正四面体②sp2、sp3N>C>Si2(3)①N、Cl②Mg2+(4)24a解析(1)钛是22号元素,位于元素周期表的d区;其中每一个电子的运动状态都不同,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。(2)①TiCl4分子中Ti原子的价层电子对数为4,没有孤电子对,因此分子的空间构型是正四面体。②甲基的C原子形成4个σ键,无孤电子对,C原子的价层电子对数是4,为sp3杂化,环上C原子形成3个σ键,无孤电子对,价层电子对数是3,为